专利名称：单相费控智能电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电能计量领域，具体涉及一种单相费控智能电能表。
背景技术：
目前用户使用的传统电能表都是带有存储计量功能的单片机进行中央处理，然后 在表头显示，再由电力局部门的工作人员按照一定的期限安排挨家挨户的过来抄表，对欠 费的用户由抄表人员将信息反馈到电力局，再由电力局拉闸禁止供电给用户，极大的浪费 人力物力，降低工作效率。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种可有效提高工作效率的单 相费控智能电能表。为实现上述目的，本实用新型采用一种单相费控智能电能表，包括底座和上盖以 及控制部分，其中控制部分包括单片机CPU、存储器、IXD显示器、红外通讯模块、继电控制 模块、编程轮显按钮模块、RS485接口、实时时钟模块、温度监测模块、电源管理模块、电源电 压检测模块、电能计量处理电路；其中电能计量处理电路连接有电流采样模块和电压采样 模块并对取样所得的电能进行计量工作，所述电能计量处理电路还经由光电隔离连接单片 机CPU，并把电能数据传送给单片机CPU处理；所述单片机CPU还分别控制IXD显示器的显 示、实时时钟模块的时间显示、存储器、继电控制模块、红外通讯模块，其中编程轮显按钮模 块可通过人工输入指令并由单片机CPU处理，所述单片机CPU分别连接实时监控单片机的 温度和电压的温度监测模块和电池电压检测模块，所示电池电压检测模块还连接实时时钟 模块，实时时钟模块另连接电池，该实时时钟模块还经由光电隔离连接到校时接口 ；所述 单片机CPU还经由光电隔离连接RS485接口以实现远程控制连接。通过以上技术方案的改进后，由于采用了单片机CPU智能管理继电控制模块，IXD 显示模块、存储器等模块，并且还设置了 RS485远程通讯接口，实现了自动开关闸的功能并 可远程控制，有效提高了工作效率。作为本实用新型的进一步改进，所述电能计量处理电路采用集成电路RN8209并 与电流采样模块、电压采样模块、零序电流采样模块共同构成采样电路，所述采样电路还包 括脉冲输出模块以及与集成电路RN8209匹配的电源控制模块和晶振模块，其中电压采样 模块采用串电阻方式依次通过串电阻R64，R65，R66，R69，R71，R73把电压降成小信号电压 并经过C33滤波，输入到RN8209的V2N，V2P进行电压采样；电流采样模块将通过分流器 把大电流信号转变成的小电压信号输入到P10、P11，然后PlO处的小电压信号通过R28、 R45进行压降和C27滤波后输入到RN8209的VlAP端口进行采样，Pll处的小电压信号通 过R29、R46进行压降和以8滤波后输入到RN8209的VlAN端口进行电流采样；零序电流采 样模块将通过电流互感器把大电流信号转变成的小电流信号输入到P9、P18，P9处的小电 流信号通过R44、R43进行分流和以6滤波后输入到VlBP进行电流采样，P18处的小电流信号通过R67、R68进行分流和C31滤波后输入到VlBN进行电流采样；通过零序电流采样模 块在V1BP、VlBN处采样的值与电流采样模块在V1AP、VlAN处采样的值做相应的比较，从而 判定是否发生窃电；所述的脉冲输出模块接在RN8209的PF引脚上，采样的电流电压经过 RN8209内部电路的运算和计量后，根据有功电能来进行有功脉冲的输出，有功脉冲通过脉 冲输出模块上的串电阻R51限流和发光二极管LED2的指示以及光耦OPl的隔离输出到电 表端子上，对电能表起着校验和指示的作用。本实用新型通过上述技术方案的改进，由于在采样电路里采用了具有反相功率检 测、电压通道频率测量和电压通道过零检测等功能的专用集成电路RN8209，将其与电流采 样模块、电压采样模块以及零序电流采样模块进行恰当的连接可实现灵活的防窃电方案， 达到了有效的防窃电效果。作为本实用新型的进一步改进，所述继电控制模块主要有磁保持继电器组成，该 继电器具有磁钢，并且该继电器的控制电路包括电磁线圈接口 Pl和P2，电源输入端Wl以 及单片机I/O引脚上的信号控制端JDQlA和JDQlB ；还包括NPN三极管Ql、Q2和PNP三极 管Q3、Q4以及分别与所述三极管匹配的电阻R9、RIO、R13和R14，其中电阻R9的两端分别 接在三极管Ql的B极与E极上，电阻RlO的两端分别接在三极管Q2的B极和E极上，电阻 R13与三极管Q3的基极串联，电阻R14与三极管Q4的基极串联；其中通过信号控制三极管 Q2和Q4的启闭的信号控制端JDQlA经由限流电阻R8连接三极管Q2的B极，所述的电源输 入端Wl的其中一路连接三极管Q4的E极，该三极管Q4的C极连接电磁线圈接口 P2，该三 极管Q4的B极通过电阻R14连接三极管Q2的C极，三极管Q2的E极接地；其中通过信号 控制三极管Ql和Q3的启闭的信号控制端JDQlB经由限流电阻R7连接三极管Ql的B极， 所述电源输入端Wl的另一路连接三极管Q3的E极，该三极管Q3的C极连接电磁线圈接口 P1，该三极管Q3的B极经由电阻R13连接三极管Ql的C极，三极管Ql的E极接地。通过上述技术方案的改进，由于采用了磁保持继电器，并通过上述控制电路控制 后，该磁保持继电器的永久磁钢能使电磁线圈保持上次驱动脉冲所注入的磁场不变，即在 正常工作时不需要加驱动电流，只在有需要改变触点状态的情况下，加上反向脉冲即可，随 后不需要任何驱动，极大的节省了能量，降低了消耗。
图1是本实用新型实施例控制部分的方框图。图2是本实用新型实施例采样电路的电气原理图。图3是本实用新型实施例继电器的控制电路图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施例是一种单相费控智能电能表，包括底座和上盖以及控制 部分，由图1可知，该控制部分包括单片机CPU、存储器、IXD显示器、红外通讯模块、继电控 制模块、编程轮显按钮模块、RS485接口、实时时钟模块、温度监测模块、电源管理模块、电源 电压检测模块、电能计量处理电路；其中电能计量处理电路连接有电流采样模块和电压采 样模块并对取样所得的电能进行计量工作，所述电能计量处理电路还经由光电隔离连接单 片机CPU，并把电能数据传送给单片机CPU处理；所述单片机CPU还分别控制IXD显示器的
4显示、实时时钟模块的时间显示、存储器、继电控制模块、红外通讯模块，其中编程轮显按钮 模块可通过人工输入指令并由单片机CPU处理，所述单片机CPU分别连接实时监控单片机 的温度和电压的温度监测模块和电池电压检测模块，所示电池电压检测模块还连接实时时 钟模块，实时时钟模块另连接电池，该实时时钟模块还经由光电隔离连接到校时接口 ；所述 单片机CPU还经由光电隔离连接RS485接口以实现远程控制连接。由图2可知，电能计量处理电路采用集成电路RN8209并与电流采样模块、电压采 样模块、零序电流采样模块共同构成采样电路，所述采样电路还包括脉冲输出模块以及与 集成电路RN8209匹配的电源控制模块和晶振模块，其中专用集成电路RN8209能够测量有 功功率、无功功率、有功能量、无功能量，并能同时提供两路独立的有功功率和有效值、电压 有效值、线频率、过零中断等，可以实现灵活的防窃电方案；其具体的工作过程如下电压 采样模块采用串电阻方式把电压降成小信号电压并经过电容滤波，输入到RN8209的V2N， V2P引脚进行电压采样；电流采样模块将通过分流器把大电流信号转变成的小电压信号输 入到P10、Pll端口，然后PlO处的小电压信号通过至少两个并联电阻进行压降和电容滤波 后输入到RN8209的VlAP引脚进行采样，Pll处的小电压信号同样通过至少两个并联电阻 进行压降和电容滤波后输入到RN8209的VlAN引脚进行电流采样；零序电流采样模块将通 过电流互感器把大电流信号转变成的小电流信号输入到P9、P18端口，P9端口处的小电流 信号通过并联电阻进行分流和电容滤波后输入到VlBP引脚进行电流采样，P18端口处的小 电流信号同样通过并联电阻进行分流和电容滤波后输入到VlBN引脚进行电流采样；通过 零序电流采样模块在V1BP、V1BN引脚处采样的值与电流采样模块在V1AP、V1AN引脚处采样 的值做相应的比较，从而判定是否发生窃电现象并进行防护措施；其中电压采样模块、电流 采样模块和零序电流采样模块采样的电流电压经过集成电路RN8209的运算、比较和计量 并输出到脉冲输出模块上，该脉冲输出模块包括电阻、光耦和LED指示灯，对电能表起着校 验和指示的作用。其中继电控制模块主要有磁保持继电器组成，该继电器具有磁钢，由图3可知，且 该继电器的控制电路包括电磁线圈接口 Pl和P2，电源输入端Wl以及单片机I/O引脚上的 信号控制端JDQlA和JDQlB ；还包括NPN三极管Ql、Q2和PNP三极管Q3、Q4以及分别与所 述三极管匹配的电阻R9、R10、R13和R14，其中电阻R9的两端分别接在三极管Ql的B极与 E极上，电阻RlO的两端分别接在三极管Q2的B极和E极上，电阻R13与三极管Q3的基极 串联，电阻R14与三极管Q4的基极串联；其中通过信号控制三极管Q2和Q4的启闭的信号 控制端JDQlA经由限流电阻R8连接三极管Q2的B极，所述的电源输入端Wl的其中一路连 接三极管Q4的E极，该三极管Q4的C极连接电磁线圈接口 P2，该三极管Q4的B极通过电 阻R14连接三极管Q2的C极，三极管Q2的E极接地；其中通过信号控制三极管Ql和Q3的 启闭的信号控制端JDQlB经由限流电阻R7连接三极管Ql的B极，所述电源输入端Wl的另 一路连接三极管Q3的E极，该三极管Q3的C极连接电磁线圈接口 P1，该三极管Q3的B极 经由电阻R13连接三极管Ql的C极，三极管Ql的E极接地。本控制电路结构简单，充分利用了单片机的I/O 口并设置为高电平和低电平两种 状态，实现了对多个元器件的控制，有效降低了系统的设计成本。
权利要求1.一种单相费控智能电能表，包括底座和上盖以及控制部分，其特征在于所述控制 部分包括单片机CPU、存储器、LCD显示器、红外通讯模块、继电控制模块、编程轮显按钮模 块、RS485接口、实时时钟模块、温度监测模块、电源管理模块、电源电压检测模块、电能计量 处理电路；其中电能计量处理电路连接有电流采样模块和电压采样模块并对取样所得的电 能进行计量工作，所述电能计量处理电路还经由光电隔离连接单片机CPU，并把电能数据传 送给单片机CPU处理；所述单片机CPU还分别控制IXD显示器的显示、实时时钟模块的时间 显示、存储器、继电控制模块、红外通讯模块，其中编程轮显按钮模块可通过人工输入指令 并由单片机CPU处理，所述单片机CPU分别连接实时监控单片机的温度和电压的温度监测 模块和电池电压检测模块，所示电池电压检测模块还连接实时时钟模块，实时时钟模块另 连接电池，该实时时钟模块还经由光电隔离连接到校时接口 ；所述单片机CPU还经由光电 隔离连接RS485接口以实现远程控制连接。
2.根据权利要求1所述的单相费控智能电能表，其特征在于所述电能计量处理电路 采用集成电路RN8209并与电流采样模块、电压采样模块、零序电流采样模块共同构成采样 电路，所述采样电路还包括脉冲输出模块以及与集成电路RN8209匹配的电源控制模块和 晶振模块，其中电压采样模块采用串电阻方式依次通过串电阻R64，R65，R66，R69，R71，R73 把电压降成小信号电压并经过C33滤波，输入到RN8209的V2N，V2P进行电压采样；电流采 样模块将通过分流器把大电流信号转变成的小电压信号输入到ΡΙΟ、P11，然后PlO处的小 电压信号通过R28、R45进行压降和C27滤波后输入到RN8209的VlAP端口进行采样，Pll 处的小电压信号通过R29、R46进行压降和以8滤波后输入到RN8209的VlAN端口进行电流 采样；零序电流采样模块将通过电流互感器把大电流信号转变成的小电流信号输入到P9、 P18，P9处的小电流信号通过R44、R43进行分流和以6滤波后输入到VlBP进行电流采样， P18处的小电流信号通过R67、R68进行分流和C31滤波后输入到VlBN进行电流采样；通过 零序电流采样模块在V1BP、V1BN处采样的值与电流采样模块在V1AP、V1AN处采样的值做相 应的比较，从而判定是否发生窃电；所述的脉冲输出模块接在RN8209的PF引脚上，采样的 电流电压经过RN8209内部电路的运算和计量后，根据有功电能来进行有功脉冲的输出，有 功脉冲通过脉冲输出模块上的串电阻R51限流和发光二极管LED2的指示以及光耦OPl的 隔离输出到电表端子上。
3.根据权利要求1或2所述的单相费控智能电能表，其特征在于所述继电控制模块主 要有磁保持继电器组成，该继电器具有磁钢，并且该继电器的控制电路包括电磁线圈接口 P1 和P2，电源输入端Wl以及单片机I/O引脚上的信号控制端JDQlA和JDQlB ；还包括NPN三极 管Q1、Q2和PNP三极管Q3、Q4以及分别与所述三极管匹配的电阻R9、R10、R13和1 14，其中电 阻R9的两端分别接在三极管Ql的B极与E极上，电阻的两端分别接在三极管Q2的B极 和E极上，电阻R13与三极管Q3的基极串联，电阻R14与三极管Q4的基极串联；其中通过信 号控制三极管Q2和Q4的启闭的信号控制端JDQlA经由限流电阻R8连接三极管Q2的B极， 所述的电源输入端Wl的其中一路连接三极管Q4的E极，该三极管Q4的C极连接电磁线圈 接口 P2，该三极管Q4的B极通过电阻R14连接三极管Q2的C极，三极管Q2的E极接地；其 中通过信号控制三极管Ql和Q3的启闭的信号控制端JDQlB经由限流电阻R7连接三极管Ql 的B极，所述电源输入端Wl的另一路连接三极管Q3的E极，该三极管Q3的C极连接电磁线 圈接口 P1，该三极管Q3的B极经由电阻R13连接三极管Ql的C极，三极管Ql的E极接地。
专利摘要本实用新型涉及一种单相费控智能电能表，所述电能表包括单片机CPU、存储器、LCD显示器、红外通讯模块、继电控制模块、编程轮显按钮模块、RS485接口、实时时钟模块、温度监测模块、电源管理模块、电源电压检测模块、电能计量处理电路；其中电能计量处理电路连接有电流采样模块和电压采样模块并对取样所得的电能进行计量工作，所述电能计量处理电路还经由光电隔离连接单片机CPU，并把电能数据传送给单片机CPU处理；所述单片机CPU还分别控制LCD显示器的显示、实时时钟模块的时间显示、存储器、继电控制模块、红外通讯模块；所述单片机CPU还经由光电隔离连接RS485接口以实现远程控制连接。其有益技术效果是实现了单相费控并有效提高了工作效率。
文档编号G01R11/56GK201876483SQ201020516680
公开日2011年6月22日 申请日期2010年8月29日 优先权日2010年8月29日
发明者刘海, 叶孙德, 孟德辉, 金伟权, 陈乐芬, 陈喜乐, 陈庆喜, 陈恩德 申请人:飞跃联合科技集团有限公司